摘要：安瓿瓶，是當前注射藥劑的重要包裝容器，在藥品包裝市場中占有較大份額。但由于玻璃材料易碎并易產生碎屑的特性，影響用藥安全，故塑料安瓿瓶開始興起。在其應用中，塑料安瓿的透氧性和開啟部位的易撕性往往是制約其發展的瓶頸因素之一。建議加強塑料安瓿瓶整體的透氧性控制，同時確定開啟部位的合理形態，降低其撕裂難度，有利于塑料安瓿瓶的進一步擴大應用。
關鍵詞：塑料安瓿瓶、透氧性、撕裂性、開啟
安瓿瓶，作為盛放注射藥劑的小型容器，已經在醫藥領域流行了數百年。其材質以玻璃為主，在漫長的使用中，玻璃的易碎特性導致的玻屑污染和醫護人員損傷屢屢發生，逐漸暴露了玻璃安瓿瓶的應用缺陷，同時催生了新型安瓿瓶的探索與研究。近年來，塑料安瓿瓶發展迅速，引起了醫藥企業和相關科研機構的重視。
塑料安瓿瓶的發展背景
隨著玻璃安瓿瓶暴露的問題日益增多，人們把目光投向了另一種更為廣泛的包裝材料——塑料。常用聚乙烯、聚丙烯等塑料材料具有非常好的柔韌性、抗碎性，以及質量輕盈的優勢，便于安瓿的成型與攜帶，為塑料安瓿瓶的誕生奠定了成熟的材料基礎。塑料安瓿瓶的真正興起與BFS技術的發展密不可分。BFS，即為吹制-灌裝-密封三合一技術，是一種用于制藥的無菌或終滅菌的液體灌裝工序：真空條件下加熱塑料粒料，高溫狀態下將粒料基礎形成管狀瓶胚，充氣成型，灌裝藥液封口完成[1]。BFS技術應用于塑料安瓿瓶的制備，實現了更別的無菌保障。上述種種優勢決定了塑料安瓿瓶具有廣闊的應用前景。
但是在我國，由于缺乏塑料安瓿相關的生產法規、質量標準，塑料安瓿本身的物理性能、化學穩定性和生物安全性的研究尚未成熟，以及人們對玻璃安瓿的傳統認知與使用習慣等因素，對塑料安瓿大規模應用產生了阻礙作用，因而我國塑料安瓿仍處于新興階段，應用比例遠低于玻璃安瓿，且種類較少，主要以包裝非治療性藥物為主。
透氧性——塑料安瓿的應用瓶頸之一
藥劑暴露在空氣中，會與氧氣發生氧化反應（多為與氧化合或脫氫），而使藥物結構改變，生產過氧化物。潮濕的空氣和光線更易加速這一進程。藥劑氧化后會發生不同程度的變質，以致療效降低、顏色變化、析出沉淀，甚至產生毒性物質。從這一方面來說，安瓿瓶的阻氧性至關重要。玻璃的透氧性極低，基本上可忽略不計，因此玻璃安瓿的整體的阻氧性ｊｉ佳。相比之下，塑料的透氧性則高出許多，成為其應用于安瓿制造的瓶頸之一。塑料的透氧性取決于兩方面因素：1、聚合物的凝聚力，即聚合物鏈間的作用力，若凝聚力強，氧氣擠入聚合物鏈間的可能性小，氧氣透過率就小；2、聚合物鏈間的間隙，間隙越大意味著氧氣滲透的空間越大，更利于氧氣的滲透。以塑料安瓿較為常用的HDPE材料為例，它屬于非極性材料，分子之間的相互引力較弱，凝聚力不強。同時HDPE是一種半結晶聚合物，根據結晶度越高，分子鏈排列越緊密，氧氣越難以滲透的原理，氧氣易在非結晶區滲入并且擴散透過。通過測試，在23℃、50%RH的條件下，25μm厚的HDPE片材的透氧率在200~500cm3/(m2·d)之間，隨著HDPE片材的厚度增加，氧氣滲透的路徑變長，透氧率逐漸變小，當厚度達到250μm的時候，透氧率約為10~30 cm3/(m2·d)。
對于塑料安瓿來說，僅用塑料片材的透氧率來衡量仍是不準確的。筆者取了752μm厚的HDPE片材和由此片材制得的10mL塑料安瓿，在23℃、50%RH的條件下，利用蘭光包裝安全檢測中心的OX2/230氧氣透過率測試系統進行了透氧率的測試。結果如表1。
測試數據顯示，同材質同厚度的片材和塑料安瓿的透氧率差別很大，且數值單位不同，二者不具有可比性。此外，因為塑料片材的材質多為均勻且厚度一致的，而塑料安瓿因成型工藝的要求，開啟斷裂處的厚度設計的比其他部位薄，造成安瓿各部位材質的實際透氧率存在差異，故塑料安瓿原材料的透氧性并不適用于評判安瓿瓶的透氧性，建議對安瓿瓶整體進行氧氣透過率測試，以獲得更具有實際意義的數據參考。
環境溫度也會對塑料安瓿的透氧性造成影響。當溫度升高，對于塑料本身，由于熱運動其分子鏈構象變化越快，內聚力下降，同時聚合物鏈間的間隙增大，提高了氧氣等滲透質分子的擴散速率；對于氧氣分子，溫度越高，其熱運動越劇烈，能量越大，更易達到在聚合物分子鏈間的擴散所需能量值，造成塑料阻氧性的降低。二者共同作用將會加速塑料安瓿的氧氣透過速率。
因此，在控制塑料安瓿的透氧性方面可以圍繞以下思路采取措施：1、選定合適的塑料厚度。厚度提升可以從整體上降低塑料材料的透氧率，前提是在合理的成本預算前提下。2、重點加強對成型塑料安瓿的透氧性檢測，以此為依據調整安瓿成型工藝以及斷裂處厚度控制，從而降低氧氣的透過量。3、嚴格按照安瓿藥劑的低溫保存要求進行儲藏，嚴格控制塑料安瓿暴露在高溫環境的時間。
撕裂開啟性——塑料安瓿的應用瓶頸之二
易開啟，是安瓿應用中的重要前提條件。傳統玻璃安瓿，在使用時需用砂輪在瓶頸減弱標記處劃出凹痕，掰其凹痕處瓶頸折斷，開啟取藥。這一開啟形式既復雜，又會產生大量的不溶碎屑落入藥劑中，對于受藥方的生命安全存在潛在的風險。塑料因其材料原因，其開啟后碎屑數量很少，通過減弱開啟部位厚度，靠外力撕裂減薄槽的方式實現開啟。因此，開啟部位材料的撕裂開啟性是塑料安瓿易開啟的關鍵因素。
塑料是由長鏈分子構成，分子運動具有明顯的松弛性，故塑料具有所有已知材料中可變范圍寬的力學性能，包括耐撕裂性。對于塑料安瓿來說，良好撕裂性取決于多方面因素，如厚度、開口部位的形狀等，其中后者對于塑料安瓿的開啟意義重大。在常規塑料安瓿設計中，開口部位的形狀多為三角形缺口，利于應力集中，引導其沿著三角頂角的位置撕裂瓶頸。但是，不同三角缺口頂角的角度會形成不同的撕裂形態，進而影響撕裂的難易程度。
為了進一步驗證，筆者取了由752μm厚的塑料制得的三角頂角為20°、40°、60°、80°、90°的如圖1的試樣進行了褲型撕裂測試（如圖2），測試儀器為XLW（PC）智能電子拉力試驗機，獲得“撕裂強度-位移”曲線，如圖3。
圖3、撕裂強度-位移曲線
根據圖3的撕裂強度-位移曲線，20°、40°、60°、80°四類試樣在撕裂前撕裂強度一般會有一個較大的提升，達到峰值即大強度，開啟部位的三角缺口頂角處發生撕裂，之后撕裂強度呈下降趨勢并逐漸保持平穩狀態。四者相比可以看出，隨著三角缺口頂角的角度增大，撕裂強度的峰值增幅也有所升高，說明三角缺口頂角角度的增大致使試樣撕裂逐漸由易變難。相比之下，90°的試樣的曲線形態大有不同，撕裂強度的峰值出現的較晚且峰值已達120N/mm左右，說明該試樣在撕裂過程中發生了整體的屈服，終出現非正常撕裂的情況，如未沿預期路徑撕裂、在試樣的薄弱部位開裂等。因此，本著“易開啟”的原則，開啟部位的三角缺口頂角設定在30°~40°更加利于塑料安瓿的撕裂開啟。
總結
安瓿瓶，是當前注射藥劑的重要包裝容器，在藥品包裝市場中占有較大份額。但由于玻璃材料易碎并易產生碎屑的特性，影響用藥安全，故塑料安瓿瓶開始興起。在其應用中，塑料材質的透氧性和撕裂性往往是制約其發展的瓶頸因素，本文通過相關試驗進行了簡單的分析與論證，為克服上述瓶頸問題提出了相應建議，希望對塑料安瓿未來的應用推廣有所助益。
